WO2021197718A1 - Bipolar plate assembly, use of a bipolar plate assembly, and electrolysis or fuel cell stack comprising a plurality of bipolar plate assemblies - Google Patents

Bipolar plate assembly, use of a bipolar plate assembly, and electrolysis or fuel cell stack comprising a plurality of bipolar plate assemblies Download PDF

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WO2021197718A1
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separating device
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Martin Müller
Walter Zwaygardt
Holger Janssen
Sebastian HOLTWERTH
Wilfried Behr
Dirk Federmann
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Definitions

  • Bipolar plate arrangement use of a bipolar plate arrangement and electrolysis or fuel cell stacks with a large number of bipolar plate arrangements
  • the present invention relates to a bipolar plate assembly for the formation of an electrolysis or fuel cell stack. Furthermore, the invention relates to the use of such a bipolar plate arrangement for the formation of an electrolysis or fuel cell stack and an electrolysis or fuel cell stack comprising a multiplicity of such bipolar plate arrangements.
  • the bipolar plate is the central component in the construction of an electrolysis or fuel cell stack. Both components together make up the repeating unit. The number of repeating units in a stack determines the performance. In water electrolysis, the bipolar plate has to fulfill a wide variety of tasks.
  • the bipolar plate should have a very high and homogeneous electrical conductivity.
  • the bipolar plate separates the anode and cathode compartments of two neighboring cells from each other in a gas-tight manner, is gas-tight to the outside (leak rate ⁇ 10 exp-6 (mbar l / s)) and supports the sealing of the anode and cathode compartments from the outside.
  • the bipolar plate creates a mechanical and electrical connection to the adjacent membrane-electrode units.
  • Bipolar plates can essentially be distinguished in terms of the starting material. Bipolar plates made of graphite or graphite / plastic composite materials and bipolar plates made of metals are known. In order to implement media distribution over the plate plane, known bipolar plates usually contain discrete channels through which the operating materials or fluids are conducted. The mechanical and electrical contacting of the membrane-electrode unit then takes place via the webs which flank the flow channels. In particular, the introduction of these flow distributor structures, which are also referred to as flow fields, requires special positioning processes. In the case of graphite-based bipolar plates, this primarily includes injection molding, compression molding and milling. Metallic bipolar plates usually consist of thin foils into which the flow distributor structures are introduced by embossing processes, for example by deep drawing. Titanium is often used as a metallic material in electrolysis due to its mechanical properties, corrosion resistance and electrical conductivity, while corrosion-resistant steels can be used in fuel cell applications. In research, flow distributor structures that consist of porous structures are occasionally used for test purposes.
  • the flow distribution structures over the active cell surface have a macroscopic structure.
  • Channel and web widths are in the range of 1 mm.
  • the channel lengths are much larger.
  • the flow distribution over the active cell surface is not homogeneous. This is accompanied by inhomogeneities in the current density and temperature distribution. This in turn can lead to damage from hotspots or accelerated aging.
  • discrete channel structures have no flexibility in the event of changed operating conditions.
  • the channel height and depth are designed for a defined operating point, which is defined, for example, by the volume flow, the temperature and the liquid / gas ratio.
  • load changes changes, changes in the stoichiometric ratios or the like, these can lead to problems with the uniform distribution and discharge of the fluids.
  • a change in the flow distributor structure is then always associated with considerable engineering and / or costs. New tools must be provided for production. In the case of dynamic changes in the flow conditions, even this solution is not applicable.
  • Porous distribution structures are only available as monopolar plates for the anode and cathode.
  • Bipolar plates with porous manifold structures, in which the water supply drove or water can be removed to the cathode and to the anode in the cell stack, are not known.
  • the present invention creates a bipolar plate arrangement for forming an electrolysis or fuel cell stack, comprising a metallic separating device which is designed to create a fluid-tight seal between the anode side and the cathode side, and the both anode and on the cathode side, each Weil is provided with fluid supply channels and fluid discharge channels; two me-metallic flow distributor units which are arranged on the anode and cathode sides adjacent to the at least one separating device, each flow distributor unit being designed to distribute a fluid supplied to it via the at least one separating device between the fluid supply channels and the fluid discharge channels; and metallic frame elements which are connected to the separating device in a fluid-tight manner and which each surround one of the flow distributor units in a fluid-tight manner around the circumference, the frame elements being through-openings which are designed to allow the fluid supply channels to supply a fluid, and have through openings which are designed to discharge a fluid discharged via the fluid discharge channels.
  • the bipolar plate arrangement according to the invention is thus composed of several separate components, namely the separating device, the flow distributor units and the frame elements.
  • the separator separates the anode and cathode spaces of two neighboring cells in a gastight manner, conducts the electrical current homogeneously through it, feeds the feed water to the respective cell level and conducts the mixture of water and hydrogen or oxygen out of the Cell level.
  • the flow distribution units distribute the feed water supplied via the separating device homogeneously over the cell surface.
  • the frame elements serve to seal the bipolar plate arrangement gas-tight to the outside in the area of the distributor structures and establish the mechanical bond with the adjacent membrane-electrode units.
  • the bipolar plate arrangement according to the invention is made up of several individual components, the design of the flow distributor units in particular can be selected very freely, so that desired flow fields can be set very well within a cell. In addition, with a suitable choice, proper functioning of a cell can also be guaranteed if deviations from the operating point for which it is designed occur during operation. Due to the fact that all components are made of metallic materials, they can be easily joined using suitable joining processes to form a one-piece bipolar plate arrangement. One possible joining process is, for example, diffusion welding.
  • all components of the bipolar plate arrangement are placed on top of one another according to the intended structure and placed in a heatable vacuum oven.
  • the furnace includes a pressing device that is moved by means of force and displacement control can.
  • the bipolar plate components are welded to one another at the contact points through a suitable combination of process atmosphere, possibly protective gas (mostly vacuum ⁇ 10 exp-4 mbar), vacuum, temperature, pressing force and process time.
  • process atmosphere possibly protective gas (mostly vacuum ⁇ 10 exp-4 mbar), vacuum, temperature, pressing force and process time.
  • protective gas mostly vacuum ⁇ 10 exp-4 mbar
  • the separating device and the frame elements preferably each have a rectangular outer circumference, the outer circumferences in particular being designed to be congruent. Accordingly, Trenneinrich device and frame elements can simply be placed on top of one another and joined in a gas-tight manner.
  • An embodiment of the present invention is characterized in that all through openings of the one frame element are positioned in alignment with the through openings of the other frame element, and that the separating device is provided with through bores which are positioned in alignment with the through openings of the frame elements and these with the fluid supply channels and connect fluid discharge channels of the separating device.
  • the anode-side fluid supply channels and the anode-side fluid discharge channels are arranged opposite one another, with the cathode-side fluid supply channels and the cathode-side fluid discharge channels being arranged opposite one another and with the anode-side fluid supply channels and the cathode-side fluid supply channels being displaced by 90 °. are arranged to each other. In this way, the electrochemical cell is operated in cross current.
  • the fluid supply channels and the fluid discharge channels are preferably provided in the form of grooves which are formed on the anode-side and cathode-side surfaces of the separating device and extend inward from the through-bores. This results in a structure that is simple and inexpensive to manufacture.
  • Each through hole can be assigned a single groove or a plurality of grooves, which are arranged, for example, like rays.
  • the separating device consists of a single separating plate which is then provided with the fluid supply channels and the fluid discharge channels on its surfaces on the anode and cathode side.
  • the separating device it is also possible for the separating device to have two separating plates which are firmly connected to one another, in particular soldered or welded to one another. This can possibly be advantageous from a manufacturing point of view, since accordingly only one side of each separating plate has to be provided with fluid supply and discharge channels, which then form the anode side or the cathode side of the separating device.
  • the flow distributor units are advantageously made from layers having recurring passages, in particular from layers in the form of expanded metals, woven fabrics and / or nonwovens.
  • Such layers provided with recurring passages have the advantage over channel structures, on the one hand, that the size of the passages can be chosen more freely and accordingly better adapted to operating conditions.
  • the contact pressure distribution between the flow distributor units can units and the membrane-electrode units are significantly reduced and made much more uniform, which is associated with lower electrical resistances to the introduction of current in the case of an electrolysis cell or current discharge in the case of a fuel cell.
  • the flow field can be influenced in a targeted manner by combining several superimposed, possibly differently designed, layers.
  • the size of the passages of at least one flow distributor unit preferably increases in the direction of the separating device. Larger passages and a correspondingly coarser structure provide a rough flow distribution with little pressure loss over the entire associated area of the flow distributor unit. With smaller passages and a correspondingly finer structure, the flow is distributed more evenly over the active cell surface and the local mechanical load on the membrane-electrode unit is reduced.
  • the separating device and / or at least one of the flow distributor units and / or the frame elements are advantageously made from a corrosion-resistant metal or provided with a corrosion-resistant metal coating.
  • a corrosion-resistant metal for example, titanium can be used as a corrosion-resistant metal or as a corrosion-resistant metal coating.
  • the separating device, the flow distributor units and the frame elements are advantageously soldered or welded to one another, the use of a diffusion welding process being preferred, whereby a one-piece construction can be achieved in a simple manner while achieving a gas-tight connection of the separating device and the frame elements.
  • a diffusion welding process being preferred, whereby a one-piece construction can be achieved in a simple manner while achieving a gas-tight connection of the separating device and the frame elements.
  • electrolysis or fuel cell stacks can be significantly simplified due to the greatly reduced number of individual parts. rather assemble.
  • Another advantage that comes into play with a thermally joined bipolar plate arrangement is that the fluid supply channels and the fluid discharge channels are provided according to the invention on the separating device accommodated between the two frame elements and thus inside the bipolar plate arrangement, so that the fluid supply channels are provided and the fluid discharge channels cannot have a negative effect on the pressure distribution when bipolar plate assemblies according to the invention are connected to membrane-electrode units.
  • Another advantage of the cohesively joined bipolar plate arrangement is that there is no (or greatly reduced) contact or transition resistance between the components of the bipolar plate arrangement. These resistances are present when the elements are placed on top of one another and tensioned, depending on the contact pressure and lead to a reduction in the degree of efficiency.
  • a metallic gas diffusion layer is advantageously fastened from the outside to one of the flow distributor units, in particular by means of soldering or welding, preferably to the flow distributor unit arranged on the anode side.
  • the invention also proposes using a bipolar plate arrangement according to the invention for forming an electrolysis or fuel cell stack.
  • the present invention creates an electrolysis or fuel cell stack comprising a multiplicity of bipolar plate arrangements according to the invention in order to achieve the object mentioned at the beginning.
  • FIG. 1 is a perspective exploded view of a bipolar plate arrangement according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows another perspective exploded view of the bipolar plate arrangement
  • FIG. 3 shows a cathode-side view of a separating device of the bipolar plate arrangement
  • FIG. 4 shows an anode-side view of the separating device
  • FIG. 5 shows a perspective exploded view of a cathode-side flow distributor unit shown in FIG. 1;
  • FIG. 6 shows a perspective partial view of the flow distributor unit in the assembled state
  • FIG. 7 shows a partial side view of the flow distributor unit in the direction of arrow VII in FIG. 6;
  • FIG. 8 shows a partial side view of the flow distributor unit in the direction of arrow VIII in FIG. 6;
  • FIG. 9 shows a sectional view of a partial area of the mounted bipolar plate
  • FIG. 10 shows a sectional view of a partial area of the mounted bipolar plate as in FIG. 9 with the flow indicated.
  • FIGS 1, 2 and 9 show a bipolar plate arrangement 1 according to an embodiment of the present invention, the main components of which are an essentially centrally arranged metallic separating device 2, two metallic flow distributor units 3, which are each arranged adjacent to the separating device 2, and two metallic frame elements
  • Separating device 2 separates the bipolar plate arrangement 1 into an anode side
  • the anode side 5 be found in Figures 1 and 2 on the left and in Figure 9 above the dashed line 7, the cathode side 6 in Figures 1 and 2 on the right and in Figure 9 below the dashed line 7.
  • the anode side is a further main component
  • the outwardly facing surface of the flow distribution unit 3 covering metallic gas diffusion layer 8 is provided, which is basically optional and can also represent a component of an associated membrane-electrode unit.
  • the metallic separating device 2 is designed to produce a fluid-tight seal between the anode side 5 and the cathode side 6.
  • it consists of a single partition plate in the form of a sheet metal.
  • it is also possible to form the separating device 2 from two separating plates, which are then firmly connected to one another, for example by means of soldering or welding.
  • the separating device 2 has a rectangular, in the present case square, outer circumference and is provided along its plate edges with through bores 9, which are preferably arranged at regular intervals from one another.
  • the metallic frame elements 4 are also designed to be square, analogous to the separating device 2, the outer circumference of the frame elements 4 being adapted in each case to the outer circumference of the separating device 2.
  • Each frame element 4 is provided with through-openings 12 along its side edges, the number and position of which corresponds to the number and position of the through-bores 9 of the separating device 2, so that the through-openings 12 of the frame elements 4 and the through-bores 9 of the separating device 2 are aligned with one another, as soon as the frame elements 4 are placed on both sides of the separating device 2 in the intended manner.
  • the metallic flow distributor units 3 are in the present case each formed by a composite of expanded metals, it being possible in principle to use metallic fabrics, fleeces or the like.
  • the expanded metals used here each have different sizes Passages 13 and thus different porosities.
  • an expanded metal combination of three different expanded metals is selected.
  • a coarse expanded metal which is arranged pointing towards the Trennein direction, ensures the coarse flow distribution and mechanical support.
  • the middle and the fine expanded metal serve to distribute the contact pressure and the flow on the active cell surface.
  • the materials of the flow distributor units 3 are inserted precisely into the inner circumference of the frame elements 4.
  • the structure of the materials for the flow distribution on the anode side 5 and cathode side 6 can be quite different.
  • the expanded metal composite is also rotated by 90 ° to one another for the anode and cathode.
  • the thicknesses of the materials and the associated frame elements 4 are matched to one another, taking into account the subsequent joining process.
  • the individual components are preferably joined using a thermal joining process, in the present case using a diffusion welding process.
  • all components of the bipolar plate assembly 1 are placed on top of one another in accordance with the intended structure and placed in a heatable vacuum oven.
  • the furnace includes a pressing device that can be moved using force and displacement control.
  • the bipolar plate components are welded to one another at the contact points through a suitable combination of process atmosphere, possibly protective gas (mostly vacuum ⁇ 10 exp-4 mbar), vacuum, temperature, pressing force and process time.
  • process atmosphere possibly protective gas (mostly vacuum ⁇ 10 exp-4 mbar), vacuum, temperature, pressing force and process time.
  • the bipolar plate arrangement in the electrolysis or fuel cell stack, forms a repeat unit.
  • the repeat units are stacked accordingly and connected to one another in a manner known per se, for example, pressed together using end plates and clamping elements.
  • the fluid or media supply or discharge takes place separately for the anode and cathode compartments.
  • Each row of holes extending along a side edge of the assembled electrolysis or fuel cell stack consists of through holes 9, through openings 12 and fluid supply or fluid discharge channels 10, 11 represents the fluid supply or fluid discharge for the anode sieve 5 or cathode side 6 always over opposite rows of holes.
  • connections for the anode compartments are thus rotated by 90 ° in relation to the connections for the cathode compartments.
  • a cross-flow configuration is formed with respect to the fluids in the anode and cathode spaces.
  • the media are usually connected to the electrolysis or fuel cell stack by means of a line.
  • an elongated distributor not shown in detail here, is to be provided outside or inside the stack, which distributes the supplied fluid from the line to the individual rows of holes.
  • the flow through a bipolar plate arrangement 1 is divided into two partial flows. The flow through the cross section of the bipolar plate arrangement is indicated in FIG. 10 by corresponding arrows 14.
  • This division is determined by the arrangement of the fluid supply channels 10 and the fluid discharge channels 11 of the separating device 2.
  • the partial flow that is branched off in these channels has an access to the flow distributor units 3 and enters the coarse from below Expanded metal initiated. This is made possible by the fact that the supply channels 10 extend further into the interior of the plate than the frame elements 4.
  • the fluid discharge channels 11 located opposite each other cause the fluids to flow out accordingly.

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Abstract

The invention relates to a bipolar plate assembly (1) for forming an electrolysis or fuel cell stack and to the use of a bipolar plate assembly and an electrolysis or fuel cell stack with a plurality of bipolar plate assemblies.

Description

Beschreibung description
Bipolarplattenanordnung, Verwendung einer Bipolarplattenanordnung und Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapel mit einer Vielzahl von Bipolarplat- tenanordnungen Bipolar plate arrangement, use of a bipolar plate arrangement and electrolysis or fuel cell stacks with a large number of bipolar plate arrangements
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bipolarplattenanordnung zur Ausbil dung eines Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapels. Ferner betrifft die Er- findung die Verwendung einer solchen Bipolarplattenanordnung zur Ausbil dung eines Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapels sowie einen Elektroly se- oder Brennstoffzellenstapel umfassend eine Vielzahl solcher Bipolarplat tenanordnungen. Die Bipolarplatte ist neben der Membran-Elektroden-Einheit die zentrale Komponente im Aufbau eines Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapels. Beide Komponenten zusammen stellen die Widerholeinheit dar. Die Anzahl der Widerholeinheiten in einem Stapel bestimmt die Leistung. Bei der Wasserelektrolyse muss die Bipolarplatte unterschiedlichste Aufga ben erfüllen. Sie leitet das Speisewasser auf die jeweilige Zellebene ein, verteilt das Speisewasser möglichst homogen über die Zellfläche und leitet das Gemisch aus Wasser und Wasserstoff bzw. Sauerstoff aus der Zellebe ne ab. Ferner muss der elektrische Strom möglichst homogen durch die Bi- polarplatte geleitet werden. Dabei soll die Bipolarplatte eine sehr hohe und homogene elektrische Leitfähigkeit besitzen. Zudem trennt die Bipolarplatte die Anoden- und Kathodenräume zweier benachbarter Zellen gasdicht von einander ab, ist nach außen gasdicht (Leckagerate <10 exp-6 (mbar l/s) und unterstützt die Abdichtung der Anoden- und Kathodenräume nach außen. Schließlich stellt die Bipolarplatte einen mechanischen und elektrischen Verbund zu den angrenzenden Membran-Elektroden-Einheiten her. The present invention relates to a bipolar plate assembly for the formation of an electrolysis or fuel cell stack. Furthermore, the invention relates to the use of such a bipolar plate arrangement for the formation of an electrolysis or fuel cell stack and an electrolysis or fuel cell stack comprising a multiplicity of such bipolar plate arrangements. In addition to the membrane-electrode unit, the bipolar plate is the central component in the construction of an electrolysis or fuel cell stack. Both components together make up the repeating unit. The number of repeating units in a stack determines the performance. In water electrolysis, the bipolar plate has to fulfill a wide variety of tasks. It directs the feed water to the respective cell level, distributes the feed water as homogeneously as possible over the cell surface and diverts the mixture of water and hydrogen or oxygen from the cell level. Furthermore, the electrical current must be conducted as homogeneously as possible through the bipolar plate. The bipolar plate should have a very high and homogeneous electrical conductivity. In addition, the bipolar plate separates the anode and cathode compartments of two neighboring cells from each other in a gas-tight manner, is gas-tight to the outside (leak rate <10 exp-6 (mbar l / s)) and supports the sealing of the anode and cathode compartments from the outside. Finally, the bipolar plate creates a mechanical and electrical connection to the adjacent membrane-electrode units.
Für die Anwendung einer Brennstoffzelle sind die Aufgaben bekanntlich ähn- lieh. For the use of a fuel cell, the tasks are known to be similar.
Bipolarplatten lassen sich im Wesentlichen hinsichtlich des Ausgangsmateri als unterscheiden. Es sind Bipolarplatten aus Graphit bzw. Gra- phit/Kunststoff-Kompositmaterialien und Bipolarplatten aus Metallen bekannt Um eine Medienverteilung über die Plattenebene zu realisieren, beinhalten bekannte Bipolarplatten in aller Regel diskrete Kanäle, durch welche die Be triebsstoffe bzw. Fluide geleitet werden. Die mechanische und elektrische Kontaktierung der Membran-Elektroden-Einheit erfolgt dann über die Stege, welche die Strömungskanäle flankieren. Insbesondere das Einbringen dieser Strömungsverteilerstrukturen, die auch als Flowfields bezeichnet werden, erfordert spezielle Fierstellverfahren. Bei den graphitbasierten Bipolarplatten zählen hierzu vor allem das Spritzgießen, das Formpressen und das Fräsen. Metallische Bipolarplatten bestehen in der Regel aus dünnen Folien, in wel che die Strömungsverteilerstrukturen durch Prägeprozesse eingebracht werden, beispielsweise durch Tiefziehen. Als metallisches Material wird bei der Elektrolyse aufgrund der mechanischen Eigenschaften, der Korrosions beständigkeit und der elektrischen Leitfähigkeit häufig Titan eingesetzt, wäh rend bei Brennstoffzellenanwendungen korrosionsbeständige Stähle ver wendet werden können. In der Forschung werden zu Testzwecken vereinzelt Strömungsverteilerstrukturen genutzt, die aus porösen Strukturen bestehen. Bipolar plates can essentially be distinguished in terms of the starting material. Bipolar plates made of graphite or graphite / plastic composite materials and bipolar plates made of metals are known. In order to implement media distribution over the plate plane, known bipolar plates usually contain discrete channels through which the operating materials or fluids are conducted. The mechanical and electrical contacting of the membrane-electrode unit then takes place via the webs which flank the flow channels. In particular, the introduction of these flow distributor structures, which are also referred to as flow fields, requires special positioning processes. In the case of graphite-based bipolar plates, this primarily includes injection molding, compression molding and milling. Metallic bipolar plates usually consist of thin foils into which the flow distributor structures are introduced by embossing processes, for example by deep drawing. Titanium is often used as a metallic material in electrolysis due to its mechanical properties, corrosion resistance and electrical conductivity, while corrosion-resistant steels can be used in fuel cell applications. In research, flow distributor structures that consist of porous structures are occasionally used for test purposes.
Bei konventionellen Bipolarplatten haben die Strömungsverteilerstrukturen über der aktiven Zellfläche eine makroskopische Struktur. Kanal- und Steg breiten liegen im Bereich von 1 mm. Die Kanallängen sind noch wesentlich größer. Selbst bei Zwischenlage von porösen Schichten in Form von Gasdif- fusionslagen ist die Strömungsverteilung über die aktive Zellfläche nicht ho mogen. Damit einher gehen dann Inhomogenitäten bei der Stromdichte- und Temperaturverteilung. Dies wiederum kann zu Schädigungen durch Hotspots oder beschleunigte Alterung führen. In conventional bipolar plates, the flow distribution structures over the active cell surface have a macroscopic structure. Channel and web widths are in the range of 1 mm. The channel lengths are much larger. Even with the interposition of porous layers in the form of gas fusion layers, the flow distribution over the active cell surface is not homogeneous. This is accompanied by inhomogeneities in the current density and temperature distribution. This in turn can lead to damage from hotspots or accelerated aging.
Ferner besitzen diskrete Kanalstrukturen keine Flexibilität bei geänderten Betriebsbedingungen. Die Auslegung von Kanalhöhe und Kanaltiefe erfolgt für einen definierten Betriebspunkt, der beispielsweise durch den Volumen strom, die Temperatur und das Flüssigkeits/Gas-Verhältnis definiert ist. So bald es Abweichungen von diesem Betriebspunkt gibt, die durch An- oder Abfahrvorgänge, Lastwechsel, Änderungen der stöchiometrischen Verhält nisse oder dergleichen verursacht werden, können diese zu Problemen bei der gleichmäßigen Verteilung und der Ableitung der Fluide führen. Eine Än derung der Strömungsverteilerstruktur ist dann immer mit einem erheblichen Engineering- und/oder Kostenaufwand verbunden. Zur Herstellung müssen neue Werkzeuge bereitgestellt werden. Bei dynamischen Änderungen der Strömungsverhältnisse fällt selbst diese Lösung weg. Furthermore, discrete channel structures have no flexibility in the event of changed operating conditions. The channel height and depth are designed for a defined operating point, which is defined, for example, by the volume flow, the temperature and the liquid / gas ratio. As soon as there are deviations from this operating point caused by start-up or shutdown processes, load changes, changes in the stoichiometric ratios or the like, these can lead to problems with the uniform distribution and discharge of the fluids. A change in the flow distributor structure is then always associated with considerable engineering and / or costs. New tools must be provided for production. In the case of dynamic changes in the flow conditions, even this solution is not applicable.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass durch die Kanal-/Stegstruktur kon- ventioneller Bipolarplatten keine gleichmäßige Anpressdruckverteilung zwi schen Bipolarplatte und Membran-Elektroden-Einheit gegeben ist. Im Bereich der Kanäle ist der Anpressdruck wesentlich geringer als im Bereich der Ste ge. Dies führt zu zusätzlichen elektrischen Widerständen bei der Stromein leitung bzw. Stromabfuhr. Vor allem der Kontaktewiderstand zwischen den beteiligten Zellkomponenten wird hierdurch erhöht. Another disadvantage is that the channel / bar structure of conventional bipolar plates means that there is no uniform contact pressure distribution between the bipolar plate and the membrane-electrode unit. In the area of the channels, the contact pressure is significantly lower than in the area of the bars. This leads to additional electrical resistances when introducing or discharging current. In particular, this increases the contact resistance between the cell components involved.
Bei Strömungsverteilerstrukturen mit poröser Struktur wird eine homogene Struktur mit konstanter Porosität eingesetzt, was zum Nachteil hat, dass die Struktur entweder zu grobporös mit guter Makroverteilung aber schlechter Mikroverteilung oder zu feinporös mit den entgegengesetzten Effekten ist. Abdichtungen für den realen Betrieb können entweder nicht oder nur mit Hilfe aufwendiger Kunststoffrahmen-Dichtungs-Kombinationen realisiert werden. Diese bestehen aus einer hohen Anzahl einzelner Komponenten, weshalb ein praktischer Aufbau eines Zellstapels nicht oder nur schwer realisierbar ist. Ein Stapelaufbau mit sehr hoher Anzahl von Einzelkomponenten erhöht zudem die Wahrscheinlichkeit von Undichtigkeiten oder anderen Fehlfunkti onen. Weiterhin kann keine Bipolarplatte mit poröser Struktur für Anodensei te und Kathodenseite in einem Fertigungsteil gefertigt werden. Poröse Ver teilerstrukturen liegen lediglich als Monopolarplatten für Anode und Kathode vor. Bipolarplatten mit porösen Verteilerstrukturen, bei denen die Wasserzu fuhr bzw. Wasserabfuhr zur Kathode und zur Anode im Zellstapel geleistet werden können, sind nicht bekannt. In the case of flow distributor structures with a porous structure, a homogeneous structure with constant porosity is used, which has the disadvantage that the structure is either too coarsely porous with good macro-distribution but poor micro-distribution or too fine-porous with the opposite effects. Seals for real operation can either not be implemented or only with the help of complex plastic frame-seal combinations. These consist of a large number of individual components, which is why a practical structure of a cell stack is difficult or impossible to implement. A stack structure with a very high number of individual components also increases the probability of leaks or other malfunctions. Furthermore, a bipolar plate with a porous structure for the anode side and the cathode side cannot be manufactured in one production part. Porous distribution structures are only available as monopolar plates for the anode and cathode. Bipolar plates with porous manifold structures, in which the water supply drove or water can be removed to the cathode and to the anode in the cell stack, are not known.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorlie- genden Erfindung, eine alternative Bipolarplattenanordnung bereitzustellen. Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide an alternative bipolar plate arrangement.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Bipolar plattenanordnung zur Ausbildung eines Elektrolyse- oder Brennstoffzellen stapels, umfassend eine metallische Trenneinrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine fluiddichte Abdichtung zwischen der Anodenseite und der Katho denseite zu erzeugen, und die sowohl anoden- als auch kathodenseitig je weils mit Fluidzuführkanälen und Fluidabführkanälen versehen ist; zwei me tallische Strömungsverteilereinheiten, die anoden- und kathodenseitig be nachbart zu der zumindest einen Trenneinrichtung angeordnet sind, wobei jede Strömungsverteilereinheit dazu ausgelegt ist, ein ihr über die zumindest eine Trenneinrichtung zugeführtes Fluid zwischen den Fluidzuführkanälen und den Fluidabführkanälen zu verteilen; und fluiddicht an die Trenneinrich tung angebundene metallische Rahmenelemente, die jeweils eine der Strö mungsverteilereinheiten umfänglich fluiddicht einfassen, wobei die Rahmen- elemente Durchgangsöffnungen, die dazu ausgelegt sind, den Fluidzuführ- kanälen ein Fluid zuzuführen, und Durchgangsöffnungen aufweisen, die dazu ausgelegt sind, ein über die Fluidabführkanäle abgeführtes Fluid abzuführen. To solve this problem, the present invention creates a bipolar plate arrangement for forming an electrolysis or fuel cell stack, comprising a metallic separating device which is designed to create a fluid-tight seal between the anode side and the cathode side, and the both anode and on the cathode side, each Weil is provided with fluid supply channels and fluid discharge channels; two me-metallic flow distributor units which are arranged on the anode and cathode sides adjacent to the at least one separating device, each flow distributor unit being designed to distribute a fluid supplied to it via the at least one separating device between the fluid supply channels and the fluid discharge channels; and metallic frame elements which are connected to the separating device in a fluid-tight manner and which each surround one of the flow distributor units in a fluid-tight manner around the circumference, the frame elements being through-openings which are designed to allow the fluid supply channels to supply a fluid, and have through openings which are designed to discharge a fluid discharged via the fluid discharge channels.
Die erfindungsgemäße Bipolarplattenanordnung setzt sich somit aus mehre- ren separaten Bauteilen zusammen, und zwar aus der Trenneinrichtung, den Strömungsverteilereinheiten und den Rahmenelementen. Im Falle einer Wasserelektrolyse trennt die Trenneinrichtung die Anoden- und Kathoden räume zweier benachbarter Zellen gasdicht voneinander ab, leitet den elektrischen Strom homogen durch sich hindurch, leitet das Speisewasser auf die jeweilige Zellebene ein und leitet das Gemisch aus Wasser und Wasserstoff bzw. Sauerstoff aus der Zellebene ab. Die Strömungsverteile reinheiten verteilen das über die Trenneinrichtung zugeführte Speisewasser homogen über die Zellfläche. Die Rahmenelemente dienen hierzu, die Bipo larplattenanordnung im Bereich der Verteilerstrukturen gasdicht nach außen abzudichten und stellen den mechanischen Verbund zu den angrenzenden Membran-Elektroden-Einheiten her. Dank der Tatsache, dass die erfin dungsgemäße Bipolarplattenanordnung aus mehreren Einzelbauteilen gefer tigt ist, kann insbesondere die Ausbildung der Strömungsverteilereinheiten sehr frei gewählt werden, so dass sich innerhalb einer Zelle gewünschte Strömungsfelder sehr gut einstellen lassen. Zudem kann bei geeigneter Wahl eine ordnungsgemäße Funktionsweise einer Zelle auch dann gewährleistet werden, wenn sich während des Betriebs Abweichungen von demjenigen Betriebspunkt einstellen, für den diese ausgelegt ist. Aufgrund der Tatsache, dass alle Bauteile aus metallischen Materialien gefertigt sind, lassen sich diese über geeignete Fügeverfahren problemlos zu einer einteiligen Bipolar plattenanordnung fügen. Ein mögliches Fügeverfahren ist beispielsweise das Diffusionsschweißen. Hierbei werden alle Bauteile der Bipolarplattenanord nung entsprechend des vorgesehenen Aufbaus aufeinander gelegt und in einen beheizbaren Vakuumofen eingebracht. Zusätzlich beinhaltet der Ofen eine Pressvorrichtung, die über Kraft- und Wegsteuerung bewegt werden kann. Durch eine geeignete Kombination von Prozessatmosphäre, gegebe nenfalls Schutzgas (meist Vakuum <10 exp-4 mbar), Vakuum, Temperatur, Presskraft und Prozesszeit werden die Bipolarplattenbauteile an den Kon taktstellen miteinander verschweißt. Die einzustellenden Prozessparameter hängen im Wesentlichen von den Materialen der einzelnen Bauteile und de ren Größe sowie Design ab. The bipolar plate arrangement according to the invention is thus composed of several separate components, namely the separating device, the flow distributor units and the frame elements. In the case of water electrolysis, the separator separates the anode and cathode spaces of two neighboring cells in a gastight manner, conducts the electrical current homogeneously through it, feeds the feed water to the respective cell level and conducts the mixture of water and hydrogen or oxygen out of the Cell level. The flow distribution units distribute the feed water supplied via the separating device homogeneously over the cell surface. The frame elements serve to seal the bipolar plate arrangement gas-tight to the outside in the area of the distributor structures and establish the mechanical bond with the adjacent membrane-electrode units. Thanks to the fact that the bipolar plate arrangement according to the invention is made up of several individual components, the design of the flow distributor units in particular can be selected very freely, so that desired flow fields can be set very well within a cell. In addition, with a suitable choice, proper functioning of a cell can also be guaranteed if deviations from the operating point for which it is designed occur during operation. Due to the fact that all components are made of metallic materials, they can be easily joined using suitable joining processes to form a one-piece bipolar plate arrangement. One possible joining process is, for example, diffusion welding. Here, all components of the bipolar plate arrangement are placed on top of one another according to the intended structure and placed in a heatable vacuum oven. In addition, the furnace includes a pressing device that is moved by means of force and displacement control can. The bipolar plate components are welded to one another at the contact points through a suitable combination of process atmosphere, possibly protective gas (mostly vacuum <10 exp-4 mbar), vacuum, temperature, pressing force and process time. The process parameters to be set essentially depend on the materials of the individual components and their size and design.
Bevorzugt weisen die Trenneinrichtung und die Rahmenelemente jeweils einen rechteckigen Außenumfang auf, wobei die Außenumfänge insbeson- dere deckungsgleich ausgebildet sind. Entsprechend können Trenneinrich tung und Rahmenelemente einfach aufeinandergelegt und gasdicht gefügt werden. The separating device and the frame elements preferably each have a rectangular outer circumference, the outer circumferences in particular being designed to be congruent. Accordingly, Trenneinrich device and frame elements can simply be placed on top of one another and joined in a gas-tight manner.
Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Durchgangsöffnungen des einen Rahmenelementes in Flucht mit den Durchgangsöffnungen des anderen Rahmenelementes positioniert sind, und dass die Trenneinrichtung mit Durchgangsbohrungen versehen ist, die in Flucht mit den Durchgangsöffnungen der Rahmenelemente positioniert sind und diese mit den Fluidzuführkanälen und Fluidabführkanälen der Trenneinrichtung verbinden. Auf diese Weise wird ein einfach und preiswert herzustellender Aufbau geschaffen, über den die Zufuhr und Abfuhr von Flu iden über die Trenneinrichtung und die beiden Rahmenelemente realisiert werden. Vorteilhaft sind die anodenseitigen Fluidzuführkanäle und die anodenseitigen Fluidabführkanäle einander gegenüber angeordnet, wobei die kathodensei tigen Fluidzuführkanäle und die kathodenseitigen Fluidabführkanäle einander gegenüberliegend angeordnet sind und wobei die anodenseitigen Fluidzu führkanäle und die kathodenseitigen Fluidzuführkanäle um 90° versetzt zu- einander angeordnet sind. Auf diese Weise wird die elektrochemische Zelle im Kreuzstrom betrieben. An embodiment of the present invention is characterized in that all through openings of the one frame element are positioned in alignment with the through openings of the other frame element, and that the separating device is provided with through bores which are positioned in alignment with the through openings of the frame elements and these with the fluid supply channels and connect fluid discharge channels of the separating device. In this way, a structure that is simple and inexpensive to manufacture is created, by means of which the supply and discharge of fluids are implemented via the separating device and the two frame elements. Advantageously, the anode-side fluid supply channels and the anode-side fluid discharge channels are arranged opposite one another, with the cathode-side fluid supply channels and the cathode-side fluid discharge channels being arranged opposite one another and with the anode-side fluid supply channels and the cathode-side fluid supply channels being displaced by 90 °. are arranged to each other. In this way, the electrochemical cell is operated in cross current.
Bevorzugt sind die Fluidzuführkanäle und die Fluidabführkanäle in Form von an den anodenseitigen und kathodenseitigen Flächen der Trenneinrichtung ausgebildeten Nuten vorgesehen, die sich ausgehend von den Durchgangs bohrungen einwärts erstrecken. Flierdurch ergibt sich ein einfacher und preiswert herzustellender Aufbau. Dabei kann jeder Durchgangsbohrung eine einzelne Nut oder eine Mehrzahl von Nuten zugeordnet sein, die beispiels- weise strahlenartig angeordnet sind. The fluid supply channels and the fluid discharge channels are preferably provided in the form of grooves which are formed on the anode-side and cathode-side surfaces of the separating device and extend inward from the through-bores. This results in a structure that is simple and inexpensive to manufacture. Each through hole can be assigned a single groove or a plurality of grooves, which are arranged, for example, like rays.
Die Trenneinrichtung besteht gemäß einer Variante der vorliegenden Erfin dung aus einer einzelnen Trennplatte, die dann an ihren anoden- und katho denseitigen Flächen mit den Fluidzuführkanälen und den Fluidabführkanälen versehen ist. According to a variant of the present invention, the separating device consists of a single separating plate which is then provided with the fluid supply channels and the fluid discharge channels on its surfaces on the anode and cathode side.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Trenneinrichtung zwei Trennplatten aufweist, die fest miteinander verbunden, insbesondere miteinander verlötet oder verschweißt sind. Dies kann aus fertigungstechnischer Sicht gegebe- nenfalls von Vorteil sein, da entsprechend jeweils nur eine Seite jeder Trenn platte mit Fluidzuführ- und Fluidabführkanälen versehen werden muss, die dann die Anodenseite oder die Kathodenseite der Trenneinrichtung bildet. Alternatively, it is also possible for the separating device to have two separating plates which are firmly connected to one another, in particular soldered or welded to one another. This can possibly be advantageous from a manufacturing point of view, since accordingly only one side of each separating plate has to be provided with fluid supply and discharge channels, which then form the anode side or the cathode side of the separating device.
Vorteilhaft sind die Strömungsverteilereinheiten aus widerkehrende Durch- gänge aufweisenden Lagen hergestellt, insbesondere aus Lagen in Form von Streckmetallen, Geweben und/oder Vliesen. Derartige mit wiederkehrenden Durchgängen versehene Lagen haben gegenüber Kanalstrukturen zum ei nen den Vorteil, dass die Größe der Durchgänge freier gewählt und entspre chend besser an Betriebsbedingungen angepasst werden kann. Zum ande- ren kann die Anpressdruckverteilung zwischen den Strömungsverteilerein- heiten und den Membran-Elektroden-Einheiten deutlich gesenkt und deutlich gleichmäßiger gestaltet werden, was mit geringeren elektrischen Widerstän den bei der Stromeinleitung im Falle einer Elektrolysezelle bzw. Stromabfuhr im Falle einer Brennstoffzelle einhergeht. Ferner lässt sich das Strömungs- feld durch Kombination von mehreren aufeinanderliegenden, ggf. unter schiedlich ausgebildeten Lagen gezielt beeinflussen. The flow distributor units are advantageously made from layers having recurring passages, in particular from layers in the form of expanded metals, woven fabrics and / or nonwovens. Such layers provided with recurring passages have the advantage over channel structures, on the one hand, that the size of the passages can be chosen more freely and accordingly better adapted to operating conditions. On the other hand, the contact pressure distribution between the flow distributor units can units and the membrane-electrode units are significantly reduced and made much more uniform, which is associated with lower electrical resistances to the introduction of current in the case of an electrolysis cell or current discharge in the case of a fuel cell. Furthermore, the flow field can be influenced in a targeted manner by combining several superimposed, possibly differently designed, layers.
Bevorzugt nimmt die Größe der Durchgänge zumindest einer Strömungsver teilereinheit, insbesondere beider Strömungsverteilereinheiten, in Richtung der Trenneinrichtung zu. Durch größere Durchgänge und eine entsprechend gröbere Struktur wird eine grobe Strömungsverteilung druckverlustarm über die gesamte zugehörige Fläche der Strömungsverteilereinheit zur Verfügung gestellt. Durch kleinere Durchgänge und eine entsprechend feinere Struktur wird die Strömung gleichmäßiger auf die aktive Zellfläche verteilt und die lo- kale mechanische Belastung der Membran-Elektroden-Einheit reduziert. The size of the passages of at least one flow distributor unit, in particular both flow distributor units, preferably increases in the direction of the separating device. Larger passages and a correspondingly coarser structure provide a rough flow distribution with little pressure loss over the entire associated area of the flow distributor unit. With smaller passages and a correspondingly finer structure, the flow is distributed more evenly over the active cell surface and the local mechanical load on the membrane-electrode unit is reduced.
Die Trenneinrichtung und/oder zumindest eine der Strömungsverteilerein heiten und/oder die Rahmenelemente sind vorteilhaft aus einem korrosions beständigen Metall hergestellt oder mit einer korrosionsbeständigen Metall- beschichtung versehen. Hier bietet sich beispielsweise die Verwendung von Titan als korrosionsbeständiges Metall oder als korrosionsbeständige Me tallbeschichtung an. The separating device and / or at least one of the flow distributor units and / or the frame elements are advantageously made from a corrosion-resistant metal or provided with a corrosion-resistant metal coating. Here, for example, titanium can be used as a corrosion-resistant metal or as a corrosion-resistant metal coating.
Vorteilhaft sind die Trenneinrichtung, die Strömungsverteilereinheiten und die Rahmenelemente miteinander verlötet oder verschweißt, wobei der Einsatz eines Diffusionsschweißverfahrens bevorzugt wird, wodurch in einfacher Weise ein einteiliger Aufbau unter Erzielung einer gasdichten Verbindung der Trenneinrichtung und der Rahmenelemente erzielt werden kann. Mit einteilig ausgebildeten Bipolarplatten lassen sich Elektrolyse- oder Brennstoffzellen- Stapel aufgrund der stark reduzierten Anzahl von Einzelteilen deutlich einfa- eher montieren. Ein weiterer Vorteil, der bei einer thermisch gefügten Bipo larplattenanordnung zum Tragen kommt, besteht darin, dass die Fluidzu- führkanäle und die Fluidabführkanäle erfindungsgemäß an der zwischen den beiden Rahmenelementen aufgenommenen Trenneinrichtung und damit im Inneren der Bipolarplattenanordnung vorgesehen sind, so dass sich die Flu idzuführungskanäle und die Fluidabführungskanäle nicht negativ auf die An pressdruckverteilung auswirken können, wenn erfindungsgemäße Bipolar plattenanordnungen mit Membran-Elektroden-Einheiten verbunden werden. Ein weiterer Vorteil der stoffschlüssig gefügten Bipolarplattenanordnung ist, dass es keine (bzw. stark reduzierte) Kontakt- oder Übergangswiderstände zwischen den Bauteilen der Bipolarplattenanordnung gibt. Diese Widerstän de liegen bei aufeinandergelegten und verspannten Elementen in Abhängig keit von der Anpresskraft vor und führen zu einer Verminderung des Wir kungsgrades. The separating device, the flow distributor units and the frame elements are advantageously soldered or welded to one another, the use of a diffusion welding process being preferred, whereby a one-piece construction can be achieved in a simple manner while achieving a gas-tight connection of the separating device and the frame elements. With one-piece bipolar plates, electrolysis or fuel cell stacks can be significantly simplified due to the greatly reduced number of individual parts. rather assemble. Another advantage that comes into play with a thermally joined bipolar plate arrangement is that the fluid supply channels and the fluid discharge channels are provided according to the invention on the separating device accommodated between the two frame elements and thus inside the bipolar plate arrangement, so that the fluid supply channels are provided and the fluid discharge channels cannot have a negative effect on the pressure distribution when bipolar plate assemblies according to the invention are connected to membrane-electrode units. Another advantage of the cohesively joined bipolar plate arrangement is that there is no (or greatly reduced) contact or transition resistance between the components of the bipolar plate arrangement. These resistances are present when the elements are placed on top of one another and tensioned, depending on the contact pressure and lead to a reduction in the degree of efficiency.
Vorteilhaft ist eine metallische Gasdiffusionsschicht von außen an einer der Strömungsverteilereinheiten befestigt, insbesondere mittels Löten oder Schweißen, bevorzugt an der anodenseitig angeordneten Strömungsvertei lereinheit. A metallic gas diffusion layer is advantageously fastened from the outside to one of the flow distributor units, in particular by means of soldering or welding, preferably to the flow distributor unit arranged on the anode side.
Ferner schlägt die Erfindung vor, eine erfindungsgemäße Bipolarplattenano rdnung zur Ausbildung eines Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapels zu verwenden. Zudem schafft die vorliegende Erfindung zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe einen Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapel umfassend eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Bipolarplattenanordnungen. The invention also proposes using a bipolar plate arrangement according to the invention for forming an electrolysis or fuel cell stack. In addition, the present invention creates an electrolysis or fuel cell stack comprising a multiplicity of bipolar plate arrangements according to the invention in order to achieve the object mentioned at the beginning.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Bipolarplattenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die bei liegende Zeichnung deutlich. Darin ist Further advantages and features of the present invention are based on the following description of a bipolar plate arrangement according to a Embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. In it is
Figur 1 eine perspektivische Explosionsansicht einer Bipolarplattenan- Ordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; FIG. 1 is a perspective exploded view of a bipolar plate arrangement according to an embodiment of the present invention;
Figur 2 eine weitere perspektivische Explosionsansicht der Bipolarplat tenanordnung; Figur 3 eine kathodenseitige Ansicht einer Trenneinrichtung der Bipo larplattenanordnung; FIG. 2 shows another perspective exploded view of the bipolar plate arrangement; FIG. 3 shows a cathode-side view of a separating device of the bipolar plate arrangement;
Figur 4 eine anodenseitige Ansicht der Trenneinrichtung; Figur 5 eine perspektivische Explosionsansicht einer in Figur 1 gezeig ten kathodenseitigen Strömungsverteilereinheit; FIG. 4 shows an anode-side view of the separating device; FIG. 5 shows a perspective exploded view of a cathode-side flow distributor unit shown in FIG. 1;
Figur 6 eine perspektivische Teilansicht der Strömungsverteilereinheit im montierten Zustand; FIG. 6 shows a perspective partial view of the flow distributor unit in the assembled state;
Figur 7 eine Teilseitenansicht der Strömungsverteilereinheit in Richtung des Pfeils VII in Figur 6; FIG. 7 shows a partial side view of the flow distributor unit in the direction of arrow VII in FIG. 6;
Figur 8 eine Teilseitenansicht der Strömungsverteilereinheit in Richtung des Pfeils VIII in Figur 6; FIG. 8 shows a partial side view of the flow distributor unit in the direction of arrow VIII in FIG. 6;
Figur 9 eine Schnittansicht eines Teilbereiches der montierten Bipolar platte und Figur 10 eine Schnittansicht eines Teilbereiches der montierten Bipolar platte wie in Figur 9 mit eingezeichneter Durchströmung. FIG. 9 shows a sectional view of a partial area of the mounted bipolar plate and FIG FIG. 10 shows a sectional view of a partial area of the mounted bipolar plate as in FIG. 9 with the flow indicated.
Die Figuren 1 , 2 und 9 zeigen eine Bipolarplattenanordnung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die als Flauptkomponenten eine im Wesentlichen zentral angeordnete metallische Trenneinrichtung 2, zwei metallische Strömungsverteilereinheiten 3, die jeweils benachbart zur Trenneinrichtung 2 angeordnet sind, und zwei metallische RahmenelementeFigures 1, 2 and 9 show a bipolar plate arrangement 1 according to an embodiment of the present invention, the main components of which are an essentially centrally arranged metallic separating device 2, two metallic flow distributor units 3, which are each arranged adjacent to the separating device 2, and two metallic frame elements
4 aufweist, welche die Strömungsverteilereinheiten 3 im montierten Zustand der Bipolarplattenanordnung 1 jeweils umfänglich gasdicht umfassen. Die4, which encompass the flow distributor units 3 in the assembled state of the bipolar plate arrangement 1 in each case circumferentially in a gas-tight manner. the
Trenneinrichtung 2 trennt die Bipolarplattenanordnung 1 in eine AnodenseiteSeparating device 2 separates the bipolar plate arrangement 1 into an anode side
5 und in eine Kathodenseite 6, wobei die Trennung in den Figuren 1, 2 und 9 jeweils durch eine gestrichelte Linie 7 symbolisiert ist. Die Anodenseite 5 be findet sich in den Figuren 1 und 2 jeweils links und in Figur 9 oberhalb der gestrichelten Linie 7, die Kathodenseite 6 in den Figuren 1 und 2 rechts und in Figur 9 unterhalb der gestrichelten Linie 7. Als weitere Hauptkomponente ist anodenseitig eine die auswärts weisende Fläche der Strömungsverteile reinheit 3 bedeckende metallische Gasdiffusionsschicht 8 vorgesehen, die grundsätzlich aber optional ist und auch einen Bestandteil einer zugehörigen Membran-Elektroden-Einheit darstellen kann. 5 and into a cathode side 6, the separation in FIGS. 1, 2 and 9 being symbolized in each case by a dashed line 7. The anode side 5 be found in Figures 1 and 2 on the left and in Figure 9 above the dashed line 7, the cathode side 6 in Figures 1 and 2 on the right and in Figure 9 below the dashed line 7. The anode side is a further main component The outwardly facing surface of the flow distribution unit 3 covering metallic gas diffusion layer 8 is provided, which is basically optional and can also represent a component of an associated membrane-electrode unit.
Die metallische Trenneinrichtung 2 ist dazu ausgelegt, eine fluiddichte Ab dichtung zwischen der Anodenseite 5 und der Kathodenseite 6 zu erzeugen. Sie besteht vorliegend aus einer einzelnen Trennplatte in Form eines Ble- ches. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Trenneinrichtung 2 aus zwei Trennplatten auszubilden, die dann fest miteinander verbunden werden, beispielsweise mittels Löten oder Schweißen. Die Trenneinrichtung 2 weist einen rechteckigen, vorliegend quadratischen Außenumfang auf und ist ent lang ihrer Plattenkanten mit Durchgangsbohrungen 9 versehen, die bevor- zugt in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind. An zwei ei- nander gegenüberliegenden Plattenkanten einer Plattenseite, beispielsweise an der zur Anodenseite 5 weisenden Plattenseite, sind ausgehend von den Durchgangsbohrungen 9 zusätzliche, sich einwärts in Richtung Plattenmitte erstreckende, nutartig ausgebildete Kanäle bzw. Sacklöcher eingebracht, wobei die sich entlang einer Plattenkante erstreckenden Kanäle Fluidzuführ- kanäle 10 und die sich entlang der gegenüberliegenden Plattenkante erstre ckenden Kanäle Fluidabführkanäle 11 bilden. Die Tiefe der Fluidzuführkanäle 10 und Fluidabführkanäle 11 ist dabei jeweils geringer als die Plattendicke. Auf der anderen Plattenseite sind diese Fluidzuführkanäle 10 und Fluidab führkanäle 11 bildenden zusätzlichen Kanäle ebenso eingebracht, allerdings an denjenigen Durchgangsbohrungen 9, die sich entlang der um 90° ver setzten Plattenkanten erstrecken. Damit findet sich auf der Rückseite eines Fluidzuführkanals 10 bzw. Fluidabführkanals 11 nie ein anderer Fluidzuführ- kanal 10 oder Fluidabführkanal 11. The metallic separating device 2 is designed to produce a fluid-tight seal between the anode side 5 and the cathode side 6. In the present case, it consists of a single partition plate in the form of a sheet metal. In principle, however, it is also possible to form the separating device 2 from two separating plates, which are then firmly connected to one another, for example by means of soldering or welding. The separating device 2 has a rectangular, in the present case square, outer circumference and is provided along its plate edges with through bores 9, which are preferably arranged at regular intervals from one another. On two In the opposite plate edges of a plate side, for example on the plate side facing the anode side 5, additional, inwardly extending, groove-like channels or blind holes are introduced from the through bores 9 in the direction of the plate center, the channels extending along a plate edge fluid supply channels 10 and the channels extending along the opposite plate edge form fluid discharge channels 11. The depth of the fluid supply channels 10 and fluid discharge channels 11 is in each case less than the plate thickness. On the other side of the plate, these fluid supply channels 10 and Fluidab guide channels 11 forming additional channels are also introduced, but at those through bores 9 which extend along the plate edges offset by 90 °. This means that there is never another fluid supply channel 10 or fluid discharge channel 11 on the rear side of a fluid supply channel 10 or fluid discharge channel 11.
Die metallischen Rahmenelemente 4 sind analog zu der Trenneinrichtung 2 ebenfalls quadratisch ausgebildet, wobei der Außenumfang der Rahmen elemente 4 jeweils an den Außenumfang der Trenneinrichtung 2 angepasst ist. Jedes Rahmenelement 4 ist entlang seiner Seitenkanten mit Durch- gangsöffnungen 12 versehen, deren Anzahl und Position der Anzahl und Po sition der Durchgangsbohrungen 9 der Trenneinrichtung 2 entspricht, so dass die Durchgangsöffnungen 12 der Rahmenelemente 4 und die Durch gangsbohrungen 9 der Trenneinrichtung 2 miteinander fluchten, sobald die Rahmenelemente 4 beidseitig der Trenneinrichtung 2 in der vorgesehenen Weise angelegt werden. The metallic frame elements 4 are also designed to be square, analogous to the separating device 2, the outer circumference of the frame elements 4 being adapted in each case to the outer circumference of the separating device 2. Each frame element 4 is provided with through-openings 12 along its side edges, the number and position of which corresponds to the number and position of the through-bores 9 of the separating device 2, so that the through-openings 12 of the frame elements 4 and the through-bores 9 of the separating device 2 are aligned with one another, as soon as the frame elements 4 are placed on both sides of the separating device 2 in the intended manner.
Die metallischen Strömungsverteilereinheiten 3 sind vorliegend jeweils durch einen Verbund aus Streckmetallen gebildet, wobei grundsätzlich auch metal lische Gewebe, Vliese oder dergleichen verwendet werden können. Hierbei besitzen die verwendeten Streckmetalle jeweils unterschiedlich große Durchgänge 13 und damit verschiedene Porositäten. Im dargestellten Aus führungsbeispiel ist eine Streckmetallkombination aus drei unterschiedlichen Streckmetallen gewählt. Ein grobes Streckmetall, das jeweils zur Trennein richtung weisend angeordnet ist, sorgt für die grobe Strömungsverteilung und den mechanischen Support. Das mittlere und das feine Streckmetall dienen zur Verteilung der Anpresskraft und der Strömung auf die aktive Zellfläche. Die Materialien der Strömungsverteilereinheiten 3 werden passgenau in den Innenumfang der Rahmenelemente 4 eingelegt. Dabei kann der Aufbau der Materialien für die Strömungsverteilung auf der Anodenseite 5 und Katho- denseite 6 durchaus unterschiedlich sein. Im vorliegenden Fall ist der Streckmetallverbund ebenfalls bei Anode und Kathode um 90° zueinander gedreht. Die Dicken der Materialien und der zugehörigen Rahmenelemente 4 sind unter Berücksichtigung des anschließenden Fügeprozesses aufeinander abgestimmt. The metallic flow distributor units 3 are in the present case each formed by a composite of expanded metals, it being possible in principle to use metallic fabrics, fleeces or the like. The expanded metals used here each have different sizes Passages 13 and thus different porosities. In the illustrated exemplary embodiment, an expanded metal combination of three different expanded metals is selected. A coarse expanded metal, which is arranged pointing towards the Trennein direction, ensures the coarse flow distribution and mechanical support. The middle and the fine expanded metal serve to distribute the contact pressure and the flow on the active cell surface. The materials of the flow distributor units 3 are inserted precisely into the inner circumference of the frame elements 4. The structure of the materials for the flow distribution on the anode side 5 and cathode side 6 can be quite different. In the present case, the expanded metal composite is also rotated by 90 ° to one another for the anode and cathode. The thicknesses of the materials and the associated frame elements 4 are matched to one another, taking into account the subsequent joining process.
Sämtliche Bauteile sind vorliegend aus Titan hergestellt, wobei grundsätzlich auch andere metallische Werkstoffe verwendet werden können, die den späteren Anforderungen genügen, insbesondere hinsichtlich der Korrosions festigkeit. In the present case, all components are made of titanium, and in principle other metallic materials can also be used that meet the later requirements, in particular with regard to corrosion resistance.
Zur Montage der Bipolarplattenanordnung 1 werden die einzelnen Bauteile bevorzugt unter Einsatz eines thermischen Fügeverfahrens gefügt, vorlie gend unter Einsatz eines Diffusionsschweißverfahrens. Hierbei werden alle Bauteile der Bipolarplattenanordnung 1 entsprechend des vorgesehenen Aufbaus aufeinandergelegt und in einen beheizbaren Vakuumofen einge bracht. Zusätzlich beinhaltet der Ofen eine Pressvorrichtung, die über Kraft- und Wegsteuerung bewegt werden kann. Durch eine geeignete Kombination von Prozessatmosphäre, gegebenenfalls Schutzgas (meist Vakuum <10 exp-4 mbar), Vakuum, Temperatur, Presskraft und Prozesszeit werden die Bipolarplattenbauteile an den Kontaktstellen miteinander verschweißt. Die einzustellenden Prozessparameter hängen im Wesentlichen von den Materi alen der einzelnen Bauteile und deren Größe sowie Design ab. To assemble the bipolar plate arrangement 1, the individual components are preferably joined using a thermal joining process, in the present case using a diffusion welding process. Here, all components of the bipolar plate assembly 1 are placed on top of one another in accordance with the intended structure and placed in a heatable vacuum oven. In addition, the furnace includes a pressing device that can be moved using force and displacement control. The bipolar plate components are welded to one another at the contact points through a suitable combination of process atmosphere, possibly protective gas (mostly vacuum <10 exp-4 mbar), vacuum, temperature, pressing force and process time. the The process parameters to be set essentially depend on the materials of the individual components and their size and design.
Im Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapel bildet die Bipolarplattenanord- nung 1 ebenso wie die Membran- Elektrodeneinheit eine Wiederholungsein heit. Zur Herstellung eines Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapels werden die Wiederholeinheiten entsprechend gestapelt und in an und für sich be kannter Weise miteinander verbunden, beispielsweise unter Verwendung von Endplatten und Spannelementen aufeinandergepresst. Die Fluid- oder Me- dienzufuhr bzw. -abfuhr erfolgt separat für die Anoden- und Kathodenräume. Jede sich entlang einer Seitenkante des montierten Elektrolyse- oder Brenn stoffzellenstapels erstreckende Lochreihe bestehend aus Durchgangsboh rungen 9, Durchgangsöffnungen 12 und Fluidzu- bzw. Fluidabführkanälen 10, 11 repräsentiert die Fluidzufuhr bzw. Fluidabfuhr für die Anodenseie 5 bzw. Kathodenseite 6. Zufuhr und Abfuhr erfolgen immer über gegenüber liegende Lochreihen. Damit sind die Anschlüsse für die Anodenräume um 90 ° verdreht zu den Anschlüssen für die Kathodenräume. Es bildet sich eine Kreuzstromkonfiguration bezüglich der Fluide in den Anoden- und Katho denräumen aus. Üblicherweise werden die Medien mittels einer Leitung an den Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapel angeschlossen. In diesem Fall ist außerhalb oder innerhalb des Stapels noch ein vorliegend nicht näher dargestellter länglicher Verteiler vorzusehen, der das zugeführte Fluid von der Leitung auf die einzelnen Lochreihen verteilt. Bei der Fluidzufuhr über eine Lochreihe gibt es bei der Durchströmung einer Bipolarplattenanordnung 1 eine Aufteilung in zwei Teilströme. Die Durchströmung durch den Quer schnitt der Bipolarplattenanordnung ist in Figur 10 durch entsprechende Pfeile 14 angedeutet. Diese Aufteilung wird durch die Anordnung der Fluid- zuführkanäle 10 und der Fluidabführkanäle 11 der Trenneinrichtung 2 be stimmt. Der Teilstrom, der in diesen Kanälen abgezweigt wird, hat einen Zu- gang zu den Strömungsverteilereinheiten 3 und wird von unten in das grobe Streckmetall eingeleitet. Das wird dadurch möglich, dass die Zuführkanäle 10 weiter ins Platteninnere hineinreichen als die Rahmenelemente 4. Durch die gegenüberliegenden Fluidabführkanäle 11 erfolgt entsprechend die Abströ mung der Fluide. Durch die Verdrehung der Fluidzuführkanäle 10 und Flui- dabführkanäle 11 auf der Anodenseite 5 und der Kathodenseite 6 um 90° wird die elektrochemische Zelle im Kreuzstrom betrieben. In the electrolysis or fuel cell stack, the bipolar plate arrangement 1, like the membrane electrode unit, forms a repeat unit. To produce an electrolysis or fuel cell stack, the repeat units are stacked accordingly and connected to one another in a manner known per se, for example, pressed together using end plates and clamping elements. The fluid or media supply or discharge takes place separately for the anode and cathode compartments. Each row of holes extending along a side edge of the assembled electrolysis or fuel cell stack consists of through holes 9, through openings 12 and fluid supply or fluid discharge channels 10, 11 represents the fluid supply or fluid discharge for the anode sieve 5 or cathode side 6 always over opposite rows of holes. The connections for the anode compartments are thus rotated by 90 ° in relation to the connections for the cathode compartments. A cross-flow configuration is formed with respect to the fluids in the anode and cathode spaces. The media are usually connected to the electrolysis or fuel cell stack by means of a line. In this case, an elongated distributor, not shown in detail here, is to be provided outside or inside the stack, which distributes the supplied fluid from the line to the individual rows of holes. When fluid is supplied via a row of holes, the flow through a bipolar plate arrangement 1 is divided into two partial flows. The flow through the cross section of the bipolar plate arrangement is indicated in FIG. 10 by corresponding arrows 14. This division is determined by the arrangement of the fluid supply channels 10 and the fluid discharge channels 11 of the separating device 2. The partial flow that is branched off in these channels has an access to the flow distributor units 3 and enters the coarse from below Expanded metal initiated. This is made possible by the fact that the supply channels 10 extend further into the interior of the plate than the frame elements 4. The fluid discharge channels 11 located opposite each other cause the fluids to flow out accordingly. By rotating the fluid supply channels 10 and fluid discharge channels 11 on the anode side 5 and the cathode side 6 by 90 °, the electrochemical cell is operated in cross flow.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Bipolarplattenanordnung1 bipolar plate assembly
2 Trenneinrichtung 3 Strömungsverteilereinheit2 separator 3 flow distributor unit
4 Rahmenelement 4 frame element
5 Anodenseite 5 anode side
6 Kathodenseite 6 cathode side
7 gestrichelte Linie 8 Gasdiffusionsschicht 7 dashed line 8 gas diffusion layer
9 Durchgangsbohrung 9 through hole
10 Fluidzuführkanal 10 fluid supply channel
11 Fluidabführkanal 11 fluid discharge channel
12 Durchgangsöffnung 13 Durchgang 12 passage opening 13 passage
14 Pfeile 14 arrows

Claims

Ansprüche Expectations
1. Bipolarplattenanordnung (1) zur Ausbildung eines Elektrolyse- oder Brenn stoffzellenstapels, umfassend 1. Bipolar plate assembly (1) for forming an electrolysis or fuel cell stack, comprising
- eine metallische Trenneinrichtung (2), die dazu ausgelegt ist, eine fluid dichte Abdichtung zwischen der Anodenseite (5) und der Kathodenseite (6) zu erzeugen, und die sowohl anoden- als auch kathodenseitig jeweils mit Fluidzuführkanälen (10) und Fluidabführkanälen (11) versehen ist, - A metallic separating device (2) which is designed to create a fluid-tight seal between the anode side (5) and the cathode side (6) and which is provided with fluid supply channels (10) and fluid discharge channels (11) on both the anode and cathode sides ) is provided,
- zwei metallische Strömungsverteilereinheiten (3), die anoden- und katho denseitig benachbart zur Trenneinrichtung (2) angeordnet sind, wobei jede Strömungsverteilereinheit (3) dazu ausgelegt ist, ein ihr über die Trennein richtung (2) zugeführtes Fluid zwischen den Fluidzuführkanälen (10) und den Fluidabführkanälen (11) zu verteilen, und - Two metallic flow distributor units (3) which are arranged on the anode and cathode side adjacent to the separating device (2), each flow distributor unit (3) being designed to convey a fluid supplied to it via the separating device (2) between the fluid supply channels (10) and to distribute the fluid discharge channels (11), and
- fluiddicht an die Trenneinrichtung (2) angebundene metallische Rahmen elemente (4), die jeweils eine der Strömungsverteilereinheiten (3) umfäng lich fluiddicht einfassen, wobei die Rahmenelemente (4) Durchgangsöff nungen (12), die dazu ausgelegt sind, den Fluidzuführkanälen (10) ein Fluid zuzuführen, und Durchgangsöffnungen (12) aufweisen, die dazu ausgelegt sind, ein über die Fluidabführkanäle (11) abgeführtes Fluid abzuführen. - Metallic frame elements (4) connected to the separating device (2) in a fluid-tight manner, each of which surrounds one of the flow distributor units (3) in a fluid-tight manner, the frame elements (4) passage openings (12) which are designed to support the fluid supply channels (10 ) supply a fluid, and have through openings (12) which are designed to discharge a fluid discharged via the fluid discharge channels (11).
2. Bipolarplattenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (2) und die Rahmenelemente (4) jeweils einen recht eckigen Außenumfang aufweisen, wobei die Außenumfänge insbesondere de ckungsgleich ausgebildet sind. 2. Bipolar plate arrangement (1) according to claim 1, characterized in that the separating device (2) and the frame elements (4) each have a rectangular outer circumference, the outer circumferences in particular being designed congruently.
3. Bipolarplattenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Durchgangsöffnungen (12) des einen Rahmenelementes (4) in Flucht mit den Durchgangsöffnungen (12) des anderen Rahmenelementes (4) positioniert sind, und dass die Trenneinrichtung (2) mit Durchgangsbohrungen (9) versehen ist, die in Flucht mit den Durchgangsöffnun gen (12) der Rahmenelemente (4) positionert sind und diese mit den Fluidzuführ- kanälen (10) und Fluidabführkanälen (11) der Trenneinrichtung (2) verbinden. 3. Bipolar plate arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that all through openings (12) of one frame element (4) are positioned in alignment with the through openings (12) of the other frame element (4), and that the separating device (2 ) with Through bores (9) are provided, which are positioned in alignment with the Durchgangsöffnun gene (12) of the frame elements (4) and connect them to the fluid supply channels (10) and fluid discharge channels (11) of the separating device (2).
4. Bipolarplattenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die anodenseitigen Fluidzuführkanäle (10) und die anodenseitigen Fluidabführkanäle (11) einander gegenüberliegend angeordnet sind, dass die kathodenseitigen Fluidzuführkanäle (10) und die kathodenseitigen Fluidabführkanäle (11) einander gegenüberliegend angeordnet sind, und dass die anodenseitigen Fluidzuführkanäle (10) und die kathodenseitigen Fluidzuführkanäle (10) um 90° versetzt zueinander angeordnet sind. 4. Bipolar plate arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the anode-side fluid supply channels (10) and the anode-side fluid discharge channels (11) are arranged opposite one another, that the cathode-side fluid supply channels (10) and the cathode-side fluid discharge channels (11) opposite one another are arranged, and that the anode-side fluid supply channels (10) and the cathode-side fluid supply channels (10) are arranged offset from one another by 90 °.
5. Bipolarplattenanordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidzuführkanäle (10) und die Fluidabführkanäle (11) in Form von an den anodenseitigen und kathodenseitigen Flächen der Trenneinrichtung (2) aus gebildeten Nuten vorgesehen sind, die sich ausgehend von den Durchgangsboh rungen (9) einwärts erstrecken. 5. Bipolar plate arrangement (1) according to claim 4, characterized in that the fluid supply channels (10) and the fluid discharge channels (11) are provided in the form of grooves formed on the anode-side and cathode-side surfaces of the separating device (2) which extend from the Durchgangsboh stanchions (9) extend inward.
6. Bipolarplattenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (2) aus einer einzelnen Trennplatte besteht. 6. Bipolar plate arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the separating device (2) consists of a single separating plate.
7. Bipolarplattenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (2) zwei Trennplatten aufweist, die fest miteinander verbunden, insbesondere miteinander verlötet oder verschweißt sind. 7. Bipolar plate arrangement (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the separating device (2) has two separating plates which are firmly connected to one another, in particular soldered or welded to one another.
8. Bipolarplattenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsverteilereinheiten (3) aus wieder kehrende Durchgänge aufweisenden Lagen hergestellt sind, insbesondere aus Lagen in Form von Streckmetallen, Geweben und/oder Vliesen. 8. bipolar plate arrangement (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the flow distributor units (3) are made of recurring passages having layers, in particular from layers in the form of expanded metals, fabrics and / or nonwovens.
9. Bipolarplattenanordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Durchgänge zumindest einer Strömungsverteilereinheit (3), insbesondere beider Strömungsverteilereinheiten (3), in Richtung der Trennein- richtung (2) zunimmt. 9. Bipolar plate arrangement (1) according to claim 8, characterized in that the size of the passages of at least one flow distributor unit (3), in particular both flow distributor units (3), increases in the direction of the separating device (2).
10. Bipolarplattenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (2) und/oder zumindest eine der Strömungsverteilereinheiten (3) und/oder die Rahmenelemente (4) aus einem korrosionsbeständigen Metall hergestellt oder mit einer korrosionsbeständigen Metallbeschichtung versehen sind. 10. Bipolar plate arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the separating device (2) and / or at least one of the flow distributor units (3) and / or the frame elements (4) made of a corrosion-resistant metal or provided with a corrosion-resistant metal coating are.
11. Bipolarplattenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (2), die Strömungsverteile- reinheiten (3) und die Rahmenelemente (4) miteinander verlötet oder verschweißt sind. 11. Bipolar plate arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the separating device (2), the flow distribution units (3) and the frame elements (4) are soldered or welded to one another.
12. Bipolarplattenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine metallische Gasdiffusionsschicht (8) von au- ßen an einer der Strömungsverteilereinheiten (3) befestigt ist, insbesondere mit tels Löten oder Schweißen, bevorzugt an der anodenseitig angeordneten Strö mungsverteilereinheit (3). 12. Bipolar plate arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a metallic gas diffusion layer (8) is attached from the outside to one of the flow distributor units (3), in particular by means of soldering or welding, preferably to the flow distributor unit arranged on the anode side (3).
13. Verwendung einer Bipolarplattenanordnung (1) nach einem der vorherge- henden Ansprüche zur Ausbildung eines Elektrolyse- oder Brennstoffzellensta pels. 13. Use of a bipolar plate arrangement (1) according to one of the preceding claims for forming an electrolysis or fuel cell stack.
14. Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapel umfassend eine Vielzahl von Bipo larplattenanordnungen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12. 14. Electrolysis or fuel cell stacks comprising a plurality of Bipo larplattean thanks (1) according to any one of claims 1 to 12.
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